中外物理学精品书系：热力学（第二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

编辑推荐

　　《中外物理学精品书系：热力学（第二版）》是对王竹溪先生的纪念。

内容简介

　　《中外物理学精品书系：热力学（第二版）》是热力学经典著作，包含热力学理论的经典内容，如温度、热力学第1定律、热力学第二定律、单元系的复相平衡、热力学第三定律等，也包含了一些专题研究，如化学热力学、溶液理论、重力场及弹性固体、不可逆过程热力学等，同时对热力学的方法论也进行了论述。本次纳入书系经典系列重排出版，以更好的面貌与作者同享。

作者简介

　　王竹溪，北京大学物理教授，我国著名物理学家，我国热力学统计物理研究的开拓者。在表面吸附、超点阵统计理论、植物细胞的吸水等方面做过基础性工作。撰写了《热力学》、《统计物理学导论》等我国第一批理论物理优秀教材，为建立我国理论物理教学体系奠定了基础。

目录

绪论
第一章温度
1.热学中所讨论的物体的性质
2.温度
3.物态方程
*4.喀拉氏温度定理
*5.各种温度计
*6.气体温度计的改正
*7.一种新的定标准温度法
第一章习题

第二章热力学第一定律
8.功
9.热力学第一定律
10.热量
11.热容量及比热
12.气体的内能
13.理想气体的卡诺循环
第二章习题

第三章热力学第二定律
14.热力学第二定律
15.卡诺定理及熵
16.可逆循环过程的应用例子
17.绝对温度及理想气体的熵
18.均匀物质的热力学关系
19.电磁场的热力学
20.热辐射的热力学
*21.维恩位移律
22.热力学函数
23.不可逆过程的热力学第二定律的数学表述
*24.普朗克的熵定理证明
*25.喀拉氏的熵定理证明
第三章习题

第四章单元系的复相平衡
26.热动平衡条件
27.单元系的复相平衡
28.蒸气压方程
29.临界点及气液两态的相互转变
30.有曲面分界的平衡条件
31.水滴的形成和大小
32.高级相变
第四章习题

第五章化学热力学纲要
33.内能与化学成分的关系
34.热化学大要
35.熵与化学成分的关系
36.复相系的普遍平衡条件
37.相律
38.混合理想气体的性质
39.理想气体的化学平衡
*40.混合非理想气体
41.二元系的相图
*42.二元系复相平衡的热力学理论
*43.三元系的相图
*44.多元系复相平衡理论
第五章习题

第六章平衡的稳定性
*45.总论
*46.单元系的稳定条件
*47.单元系的共存相的个数
*48.多元系的稳定条件
*49.多元系的共存相的个数
*50.勒夏特列原理
第六章习题

第七章溶液理论
*51.溶液的普遍理论
*52.理想溶液
*53.理想溶液的化学反应
*54.电解质
*55.强电解质
第七章习题

第八章热力学第三定律
56.热力学第三定律
57.熵的数值
58.化学亲合势
59.化学常数
60.得到低温的方法
第八章习题

第九章重力场及弹性固体
*61.重力场的热力学
*62.胁强及运动方程
*63.胁变
*64.内能、熵及平衡条件
*65.热力学公式
*66.弹性常数
第九章习题

第十章不可逆过程热力学
*67.总论
*68.热传导
*69.扩散及热扩散
*70.温差电效应
*71.非均匀系

第十一章热力学方法论
72.热力学方法的特征
73.热力学的局限性
74.公理式热力学
索引
外国人名索引

前言/序言

凝聚态物理前沿探索：从晶体结构到量子效应 内容提要 本书旨在为对凝聚态物理领域有浓厚兴趣的读者提供一个全面而深入的导览。全书从最基础的晶体结构与晶格振动入手，逐步深入到电子在周期性势场中的行为，最终探讨宏观物性如何由微观的量子特性所决定。我们着重阐述了布洛赫定理、能带理论的构建，以及由此引发的导体、半导体和绝缘体的分类。随后，本书将笔触延伸至凝聚态物理学的核心议题，如磁性、超导现象的微观机理，以及复杂材料中的相变与临界现象。通过严谨的理论推导和丰富的物理图像，读者将能建立起从原子排列到宏观电学、磁学、光学性质的完整认知框架。 第一章：固体结构的基础——晶体学与晶格动力学 本章首先介绍了固体的基本分类及其与物质宏观性质的联系。重点在于晶体结构——理想晶体的周期性对称性是理解所有凝聚态现象的基石。我们将详细解析晶格、基矢、布拉维点阵的概念，并引入倒易点阵（Reciprocal Lattice）这一在波矢空间（k空间）进行物理描述的关键工具。米勒（Miller）指数系统将被用于描述晶面和晶向，这是理解衍射实验（如X射线衍射）的基础。 随后，我们转向晶格的动态特性——晶格振动（声子）。通过将晶体视为一组相互作用的谐振子，利用周期性边界条件，我们推导出了一维和三维晶格的色散关系（Dispersion Relation）。声子的概念不仅仅局限于描述晶格热学性质（如比热），它也是电子与晶格相互作用、以及非线性光学过程的重要媒介。本章会详尽讨论声子比热的德拜模型（Debye Model）和爱因斯坦模型（Einstein Model）的异同，并探讨声子在热导率中的作用。 第二章：电子的量子行为——能带理论的建立 固体宏观导电性的差异，源于电子在周期性晶格势场中的行为。本章是全书的核心理论部分。我们从薛定谔方程在周期性势场中的解开始，引入了布洛赫定理（Bloch’s Theorem），它是理解固体电子结构的关键。布洛赫函数的形式$psi_{mathbf{k}}(mathbf{r}) = e^{imathbf{k} cdot mathbf{r}} u_{mathbf{k}}(mathbf{r})$清晰地揭示了电子波矢 $mathbf{k}$ 的重要性。 基于布洛赫定理，我们推导出能带理论（Band Theory）。电子的能量不再是连续的，而是被限制在特定的能带内，能带之间存在禁带（Band Gap）。我们利用紧束缚近似（Tight-Binding Approximation）和近自由电子模型（Nearly Free Electron Model）来具体计算能带的宽度和形状。这些模型使得我们能够解释为什么某些材料是导体（费米能级穿过能带），而另一些是绝缘体（费米能级位于禁带）。本章还引入了有效质量（Effective Mass）的概念，它描述了电子在晶格势场中加速的响应，与自由电子质量显著不同。 第三章：电、磁与光学性质的微观起源 掌握了能带结构后，本章开始应用这些知识来解释材料的宏观物理性质。 电学性质： 深入分析了费米能级（Fermi Level）在不同温度下的行为，并详细讨论了本征半导体和掺杂半导体的载流子输运机制，包括N型和P型掺杂的详细分析。晶体中电子的输运不仅仅受晶格散射影响，杂质散射和载流子-载流子散射也是重要的限制因素。 磁学性质： 从朗道（Landau）的经典理论出发，引入了泡利不相容原理在描述电子自旋和轨道磁矩上的作用。详细讨论了顺磁性（Paramagnetism）、抗磁性（Diamagnetism）的来源。对于更具集体行为的铁磁性（Ferromagnetism），本章将侧重于海森堡交换作用（Heisenberg Exchange Interaction）和域结构（Domain Structure）的形成。 光学性质： 电子从一个能带跃迁到另一个能带（吸收或发射光子）是光学响应的基础。我们分析了材料的介电函数（Dielectric Function）与光吸收之间的关系，并解释了晶体中激子（Excitons）——电子和空穴束缚态——的形成与光学性质的关联。 第四章：超越能带理论——强关联系统与新兴现象 本章聚焦于那些仅凭单电子近似（如Bloch理论）难以完全解释的复杂物理现象。 超导电性（Superconductivity）： 这是一个宏观量子现象的典范。我们将追溯BCS理论的建立，详细阐述库珀对（Cooper Pairs）的形成机制，以及零电阻和迈斯纳效应（Meissner Effect）的微观解释。此外，书中也将介绍高温超导现象的研究现状，尽管其精确理论模型仍在发展中。 局域化与无序： 引入了安德森局域化（Anderson Localization）的概念，解释在杂质大量存在或结构无序时，电子的波函数如何从扩展态转变为局域态，从而导致材料失去导电性。 相变与临界现象： 凝聚态物理研究的另一个重要方面是物质相位的转变。本章将介绍平均场理论（Mean Field Theory）来描述铁磁性转变等二阶相变，并引入重整化群（Renormalization Group）方法来理解普适性的标度律，这是处理临界现象强关联效应的强大工具。 第五章：低维与新型功能材料 随着纳米技术的发展，研究低维系统（如二维材料）变得至关重要。 低维电子系统： 探讨了量子阱（Quantum Well）、量子线（Quantum Wire）和量子点（Quantum Dot）中的电子态。这些系统中的电子运动被限制在一个或两个方向上，导致了电子态的量子限制效应，其能级变得分立，这在光电器件中有重要应用。 拓扑绝缘体与半金属： 介绍近年来凝聚态物理中最热门的方向之一。拓扑绝缘体拥有一个绝缘的体态，但其表面却存在受拓扑保护的导电边缘态。我们将从布里渊区（Brillouin Zone）的拓扑不变量角度解释其独特的保护机制。 本书的编写风格旨在保持理论的严谨性，同时注重物理图像的清晰传达，适合具有基础量子力学和固体物理知识的本科高年级学生、研究生以及科研人员参考。